CN102453289B - 耐光老化、成本低、可再生pvc发泡复合材料及其制备方法 - Google Patents

耐光老化、成本低、可再生pvc发泡复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料及其制备方法。属于高分子物质与其它材料复合加工而成的发泡材料。其特征在于由如下质量份数的原料制成：PVC100，发泡稳定剂4～10，发泡剂0.5～2，辅助发泡剂0.4～1.0，助发泡剂0.05～0.2，加工助剂5～10，润滑剂0.5～2.5，光稳定剂0.5～1.0，辅助光稳定剂0.5～1.0，经活化处理的木粉、竹粉或稻壳30～50。提供了一种耐光老化、适合户外使用，力学性能优越，木粉等添加量大，可再生、回收利用的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料。提供了一种设备投资省，制造工艺简单，生产成本较低的可再生、回收利用的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料的制备方法。

Description

耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料及其制备方法
技术领域
本发明是一种耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料及其制备方法。属于高分子物质与其它材料复合加工而成的发泡材料。
背景技术
聚氯乙烯发泡复合材料是利用木粉或其它植物秸秆、种子壳体等粉末材料和PVC树脂为主要原料，添加各种加工助剂，经混合和成型加工而制得的一种新型复合材料。它具有优良的物理机械性能，物性均匀、吸水率低、尺寸稳定、耐腐蚀、耐虫蛀和加工方便等优点，用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工且能重复使用和回收再利用。主要用于家具和装饰材料、建材、户外用材及耐腐蚀性器材等方面，是良好的以塑代木的材料，应用领域十分广泛。
木粉、竹粉、稻壳粉具有很强的化学极性，表面含有大量的羟基官能团，但如果直接添加到PVC中，其与PVC之间相容性欠缺，进而影响到在PVC中的分散，从而对材料的性能将产生不利影响。有文献报道认为，在进行PVC木塑复合材料的研究中，需要解决如何使亲水的极性木粉表面与PVC界面之间具有良好的相容性，使木粉的表面层与PVC的分子之间达到良好的融合，从而使PVC木塑复合材料具有良好的物理机械性能。现有不少关于PVC木塑的发明专利，基本都是将木粉用单一偶联剂处理，且没有对材料的光老化做研究。
专利CN1948384木塑微发泡复合材料及其加工成型方法介绍的是一种木塑微发泡复合材料的配方与工艺，所选用的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，但都是直接加入到木粉中去，未对偶联剂做任何增效处理。一般在这种情况下木粉的偶联效果较差，木粉在材料中加入份数也不能太多，否则容易引起木粉在树脂中分散不均匀，或者木粉跟PVC树脂机体结合不好，造成材料力学性能下降。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种耐光老化、适合户外使用，力学性能优越，木粉等添加量大，可再生、回收利用的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料。
本发明的目的还在于提供一种设备投资省，制造工艺简单，生产成本较低的可再生、回收利用的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料的制备方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，由如下质量份数的原料制成：
PVC                           100
发泡稳定剂                    4～10
发泡剂                        0.5～2
辅助发泡剂                    0.4～1.0
助发泡剂                      0.05～0.2
加工助剂                      5～10
润滑剂                        0.5～2.5
光稳定剂                      0.5～1.0
辅助光稳定剂                  0.5～1.0
经活化处理的木粉、竹粉或稻壳  30～50。
本发明的目的还可以通过如下措施来达到：
本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，由如下质量份数的原料制成：
PVC                           100
有机锡稳定剂                  4～10
AC发泡剂                      0.5～2
吸热辅助发泡助剂              0.4～1.0
氧化锌                        0.05～0.2
加工助剂ACR                   5～10
润滑剂                        0.5～2.5
紫外线吸收剂                  0.5～1.0
反应型受阻胺类光稳定剂        0.5～1.0
经活化处理的木粉              30～50。
是一个优选的技术方案。
本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，由如下质量份数的原料制成：
PVC                     100
钙锌稳定剂              4～10
AC发泡剂                0.5～2
碳酸氢钠                0.4～1.0
氧化锌                  0.05～0.2
加工助剂ACR ZB-530            5～10
润滑剂                        0.5～2.5
紫外线吸收剂                  0.5～1.0
反应型受阻胺类光稳定剂        0.5～1.0
经活化处理的竹粉              30～50。
是另一个优选的技术方案。
本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，所述原料中的经活化处理的木粉、竹粉或稻壳，采用复合硅烷偶联剂KH-550(25-75％)+KH-560(75-25％)或KH-550(50％)+KH-560(50％)进行表面活化处理。
本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，所述原料中的经活化处理的木粉、竹粉或稻壳，采用复合硅烷偶联剂KH-550(50％)+KH-560(50％)进行表面活化处理。
本发明下面提供一种本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料的制备方法，包括如下步骤：
①.木粉、竹粉或稻壳的活化处理
先用醇类稀释剂将偶联剂加以5倍稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按其在木粉、竹粉或稻壳中的质量百分比1.0～5.0％的比例加入到木粉、竹粉或稻壳中，优选2.5％，搅拌20～40min让溶剂充分挥发，备用；
②.一次造粒成型
采用平行双螺杆造粒，造粒温度90～140℃，尽量使粒子不发泡；
③.二次造粒成型
步骤②一次造粒成型的粒料，在木塑专用挤出机上挤出造粒，让体系充分发泡，挤出机温度为130～185℃。
本发明的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料及其制备方法，相比现有技术有如下积极效果：
1.提供了一种耐光老化、适合户外使用，力学性能优越，木粉等添加量大，可再生、回收利用的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料。
2.提供了一种设备投资省，制造工艺简单，生产成本较低的可再生、回收利用的耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料的制备方法。
3.可加大在复合物中的木粉添加量，比普通处理或不处理多添加10-20份，且发泡复合材料的性能基本不降低。
4.复合光稳定剂的使用大大提高了复合材料室外耐光老化性能，使材料能够满足户外的使用要求。
5.本发明的生产工艺简单，并且可以回收利用，生产成本较低，有着明显的价格优势，因此会有较好的市场前景。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1～实施例5
实施例1～实施例5的原料配比列于表1
表1
  原料  实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5
  PVC(S-700)   100   100   100
  PVC(QS-650)   100   100
  钙锌稳定剂   5.0   8.0   5.0   5.0   8.0
  有机锡稳定剂
  AC发泡剂   1.3   1.0   1.0   1.3   1.0
  SBC辅助发泡剂   0.5   0.6   0.5   0.5   0.6
  氧化锌   0.1   0.15   0.1   0.1   0.15
  ACR ZB-530   8   6   8   8   6
  润滑剂   1.5   1.2   1.5   1.5   1.2
  紫外线吸收剂   0.5   0.8   0.5   0.5   0.8
  受阻胺类光稳定剂   0.5   0.6   0.5   0.5   0.6
  经本专利工艺处理的木粉   30   30   50
  经本专利工艺处理的竹粉   30
  经本专利工艺处理的稻壳粉   30
比较例1
PVC(S-700)                100份
钙锌稳定剂                5.0份
AC发泡剂                  1.3份
SBC辅助发泡剂             0.5份
氧化锌                    0.1份
ACR加工助剂                8份
润滑剂                     1.5份
紫外线吸收剂               0.5份
受阻胺类光稳定剂           0.5份
木粉(一般工艺处理)         30份
比较例2
PVC(S-700)                100份
钙锌稳定剂                5.0份
AC发泡剂                  1.3份
SBC辅助发泡剂             0.5份
氧化锌                    0.1份
ACR加工助剂               8份
润滑剂                    1.5份
木粉(本发明工艺处理)      30份
比较例3
PVC(S-700)                100份
钙锌稳定剂                5.0份
AC发泡剂                  1.3份
SBC辅助发泡剂             0.5份
氧化锌                    0.1份
ACR加工助剂               8份
润滑剂                    1.5份
紫外线吸收剂              0.5份
受阻胺类光稳定剂          0.5份
木粉(本发明工艺处理)      50份
实施例和比较例的样品制备方法：
按原料配比称好物料，然后将处理好的木粉、稳定剂、润滑剂、发泡剂、光稳定剂等助剂和PVC树脂加入到高速混合机混合，混合时间10-15分钟，至混合温度110℃时将物料放到低速混合机，待物料温度降到40℃左右时出料。将混好的料在平行双螺杆挤出机上挤出造粒，控制挤出机各区温度为100-130℃，使粒子不发泡，而后用造好的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品时让体系充分发泡，挤出机温度为130-185℃，得到成型的木塑制品。
将上述粒料在单螺杆挤出机上挤出型材，螺杆温度设定为130-185℃，从型材上取样制成标准样条，进行性能测试，结果见表2。
表2  木塑发泡材料实施例的性能测试结果
Figure BSA00000313060600061
备注：紫外线光照强度：0.67瓦/m2
从实施例1和实施例3对比可看出，增加木粉用量之后，发泡材料的刚性有所提高，维卡软化点提高了2度左右，但体系的冲击性能稍有下降，从结果可以看出，木粉含量增加后，发泡材料的性能基本没有降低；从实施例4和5来看，添加不同种类的木粉，发泡性能变化不大。
三个比较例的测试结果见表3所示。
表3  木塑发泡材料比较例的性能测试结果
Figure BSA00000313060600062
Figure BSA00000313060600071
备注：紫外线光照强度：0.67瓦/m2
上述比较例的不同在于：与相对应的实施例相比，比较例1为一般处理工艺的木粉，添加了复合光稳定剂，比较例2为本发明工艺处理的木粉，但没有添加复合光稳定剂，比较例3为本发明工艺处理的木粉份数增加到50，并添加了复合光稳定剂。从表3的测试结果可以看出，比较例1由于添加的是一般处理工艺的木粉，其在强度方面较添加相同份数本发明工艺处理的木粉体系材料强度低2MPa左右，可见在同样的木粉添加含量下，本发明处理工艺材料在性能方面要比一般处理工艺高；比较例2由于没有添加复合光稳定剂，其黄指数变化差值比添加复合光稳定剂的比较例变化明显加大，说明本发明复合光稳定剂的加入明显提高了材料的耐候性能。从比较例1和比较例3可看出，采用本发明处理工艺处理的木粉添加份数增加后，发泡复合材料的性能的拉伸强度并没有降低，但冲击强度稍有所降低，说明木粉份数增加后，由于本发明的特殊处理工艺，比一般木粉处理工艺材料的性能基本没有降低。

Claims (3)

1.一种耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成：
Figure FDA0000364984420000011
所述原料中的经活化处理的木粉，采用复合硅烷偶联剂KH-55025%-75%+KH-56075%-25%进行表面活化处理；
制备方法包括如下步骤：
①.木粉的活化处理
先用醇类稀释剂将偶联剂加以5倍稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按其在木粉中的质量百分比1.0～5.0％的比例加入到木粉中，搅拌20～40min让溶剂充分挥发，备用；
②.一次造粒成型
按照上述原料配比计量，将经步骤①活化处理好的木粉、其余组分和PVC树脂一次加入到高速混合机混合，混合时间10-15分钟，至混合温度110℃时将物料放到低速混合机，待物料温度降到40℃左右时出料；将混好的物料在平行双螺杆挤出机上挤出造粒，控制挤出机各区温度为100－130℃，使粒子不发泡；
③.二次造粒成型
步骤②一次造粒成型的粒料，在木塑专用挤出机上挤出造粒，让体系充分发泡，挤出机温度为130～185℃。
2.一种耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成：
Figure FDA0000364984420000012
所述原料中的经活化处理的竹粉，采用复合硅烷偶联剂KH-55025%-75%+KH-56075%-25%进行表面活化处理；
制备方法包括如下步骤：
①.竹粉的活化处理
先用醇类稀释剂将偶联剂加以5倍稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按其在竹粉中的质量百分比1.0～5.0％的比例加入到竹粉中，搅拌20～40min让溶剂充分挥发，备用；
②.一次造粒成型
按照上述原料配比计量，将经步骤①活化处理好的竹粉、其余组分和PVC树脂一次加入到高速混合机混合，混合时间10-15分钟，至混合温度110℃时将物料放到低速混合机，待物料温度降到40℃左右时出料；将混好的物料在平行双螺杆挤出机上挤出造粒，控制挤出机各区温度为100－130℃，使粒子不发泡；
③.二次造粒成型
步骤②一次造粒成型的粒料，在木塑专用挤出机上挤出造粒，让体系充分发泡，挤出机温度为130～185℃。
3.一种耐光老化、成本低、可再生PVC发泡复合材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成：
Figure FDA0000364984420000022
Figure FDA0000364984420000031
所述原料中的经活化处理的稻壳粉，采用复合硅烷偶联剂KH-55025%-75%+KH-56075%-25%进行表面活化处理；
制备方法包括如下步骤：
①.稻壳粉的活化处理
先用醇类稀释剂将偶联剂加以5倍稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按其在稻壳粉中的质量百分比1.0～5.0％的比例加入到稻壳粉中，搅拌20～40min让溶剂充分挥发，备用；
②.一次造粒成型
按照上述原料配比计量，将经步骤①活化处理好的稻壳粉、其余组分和PVC树脂一次加入到高速混合机混合，混合时间10-15分钟，至混合温度110℃时将物料放到低速混合机，待物料温度降到40℃左右时出料；将混好的物料在平行双螺杆挤出机上挤出造粒，控制挤出机各区温度为100－130℃，使粒子不发泡；
③.二次造粒成型
步骤②一次造粒成型的粒料，在木塑专用挤出机上挤出造粒，让体系充分发泡，挤出机温度为130～185℃。
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肖卫东等.聚合物材料用化学助剂.《聚合物材料用化学助剂》.化学工业出版社,2003, *

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